LE TEORIE DELLA MATERIA

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1 IL CONCETTO DIATOMO HA RADICI ANTICHE LE TEORIE DELLA MATERIA FILOSOFI GRECI: LEUCIPPO circa 450 a.c. La materia non è continua ma è formata da particelle piccolissime. DEMOCRITO circa 400 a.c. discepolo di Leucippo Definì atomi le particelle piccolissime di Leucippo. gli atomi sono: 1) immutabili; 2) indistruttibili; 3) indivisibili. CONTRARI A LEUCIPPO E DEMOCRITO PLATONE ARISTOTELE FILOSOFI ROMANI: LUCREZIO a.c. Riprende i concetti di Democrito nella sua opera De rerum natura. LA MODERNA TEORIA ATOMICA ÉNATA GRAZIE A LAVOISIER, PROUST E DALTON All inizio del 1800 John Dalton arrivò alla conclusione che la materia è formata da particelle piccolissime (atomi) che possono legarsi per formare molecole dall analisi delle seguenti leggi: 1) legge di Lavoisier (conservazione della massa)

2 2) legge di Proust (proporzioni definite) 3) legge di Dalton (proporzioni multiple) LEGGE DILAVOISIER o DELLA CONSERVAZIONE DELLA MASSA (1774) In un sistema chimico isolato, la somma delle masse che effettivamente reagiscono tra loro è praticamente uguale alla somma delle masse delle sostanze che si formano nella reazione. Nulla si crea, nulla si distrugge, ma tutto si trasforma. LEGGE DIPROUST o DELLE PROPORZIONI DEFINITE E COSTANTI (1801) Quando due o più elementi si combinano tra loro per formare un composto, essi si combinano secondo proporzioni in massa definite e costanti. Se si vuole preparare in laboratorio del solfuro ferroso (pirite), occorre fare reagire ferro e zolfo nel rapporto di 1 g di ferro per 0,57 g di zolfo. In accordo con la legge di Lavoisier, si otterranno 1,57 g di solfuro ferroso. Se vogliamo ottenere una quantità di solfuro ferroso dieci volte maggiore e cioè 15,7 g, bisogna sempre rispettare il rapporto di combinazione (1 : 0,57) tra ferro e zolfo e quindi bisogna mettere a reagire 10 g di ferro con 5,7 g di zolfo: Se invece mettiamo a reagire 10 g di ferro con 8 g zi zolfo, una quantità superiore a quella richiesta dal rapporto di combinazione (5,7 g), si otterrà sempre la stessa quantità di solfuro ferroso (15,7 g) ma parte dello zolfo (8 g - 5,7 g = 2,3 g) non reagisce per dare il solfuro ferroso e rimane inalterato alla fine della reazione:

3 LEGGE DIDALTON o DELLE PROPORZIONI MULTIPLE (1803) Le quantità in massa di un elemento che si combinano con la stessa quantità di un altro elemento per formare diversi composti, stanno tra loro in rapporti espressi da numeri interi. Se carbonio e ossigeno reagiscono nel rapporto di 1 g di carbonio per 1,33 g di ossigeno, in accordo con la legge di Lavoisier, si ottengono 2,33 di un gas velenoso chiamato ossido di carbonio. Ciò che sorprese Dalton fu che le masse di ossigeno che si combinavano con la stessa massa di carbonio (1 g) erano l'una il doppio dell'altra (2,66 contro 1,33). Se carbonio e ossigeno reagiscono nel rapporto di 1 g di carbonio per 2,66 g di ossigeno, si ottengono in questo caso 3,66 g di biossido di carbonio, composto gassoso noto anche con il nome di anidride carbonica. TEORIA ATOMICA DI DALTON (1808) Le leggi di Lavoisier, di Proust, di Dalton pur riassumendo le regolarità sperimentali riscontrate nelle reazioni chimiche non danno spiegazione sul perché esse si verificano e si comportano in quel modo. John Dalton cercò per primo una spiegazione e nel 1808 propose una sua teoria atomica che, sebbene in seguito a modifiche in alcuni punti, è ancora oggi ritenuta valida nelle sue linee essenziali. La teoria atomica di Dalton si può riassumere in sei punti: 1) la materia è costituita da piccolissime particelle indivisibili detti atomi; 2) l'atomo è la più piccola parte di un elemento; 3) gli atomi di uno stesso elemento sono tutti uguali ed hanno tutti la stessa massa; atomi di elementi differenti non sono uguali ed hanno masse differenti;

4 4) le reazioni chimiche avvengono tra atomi interi e non fra fra-zioni di atomi; 5) il piùpiccolo aggregato di atomi diversi si dice molecola; 6) gli atomi degli elementi combinati in un composto conservano la loro identità e sono indistruttibili. LA TEORIA ATOMICA SPIEGA LE PROPRIETÀ DELLA MATERIA ELEMENTI: Sono costituiti da atomi che hanno identiche proprietà chimiche. N.B. non stessa massa (Dalton) esistono gli isotopi ISOTOPO: atomi di uno stesso elemento (stesso numero atomico = stesso numero di protoni) ma diverso numero di massa (diverso numero di neutroni). ISOTOPO RADIOATTIVO o RADIOISOTOPO o RADIONUCLIDE possono essere usati come tracciantie per la radiodatazione. 12 C 13 C 14 C 98,89% 1,11% tracce radioattivo tempo dimezzamento = 5570 anni (la massa atomica del carbonio presente nelle tavole periodiche èuna media ponderata dei vari isotopi). MOLECOLA: è un raggruppamento di due o più atomi che possiedono proprietà chimiche caratteristiche. stessi atomi:h 2, O 2, N 2, H atomi diversi: H 2 O, CO, CO 2, H FORMULA CHIMICA: indica da quali elementi una molecola è costituita e quanti atomi di ciascun elemento essa contiene. 1) formula bruta o formula grezza; H 2 O 2) formula di struttura.

5 Proprietà: a) macroscopiche esempio: temperatura fusione temperatura ebollizione densità H b) microscopiche esempio: atomi di cui è composto H IONE: atomi (o gruppi di atomi) con una o più cariche elettriche positive o negative. Na +, Mg 2+, Cl -, O 2-, NH 4+, CO 3 2- a) ione positivo = CATIONE b) ione negativo = ANIONE LE PARTICELLE SONO IN CONTINUO MOVIMEENTO: LA TEORIA CINETICO- MOLECOLARE tutte le particelle non sono ferme ma in continuo ed inarrestabile moto: - solidi: oscillano e vibrano intorno a posizioni fisse - liquidi: sono in contatto tra loro ma hanno maggiore libertà - gas: la libertàdi movimento èmassima e il moto molecolare è assolutamente disordinato E SISTEMA = E CINETICA + E POTENZIALE E CINETICA = 1/2mv 2 E POTENZIALE = mgh m = massa v = velocità g = accelerazione gravità(circa 9,8 m/s 2 )

6 ALTRE LEGGI LEGGE DI GAY-LUSSAC o DEI VOLUMI DI COMBINAZIONE TRA GAS (1808) Quando due sostanze gassose, che si trovino nelle stesse condi-zioni di temperatura e di pressione, si combinano tra di loro per dare origine a nuove sostanze, pure gassose, i volumi delle sostanze reagenti ed i volumi delle sostanze prodotte stanno tra loro secondo rapporti esprimibili con numeri interi razionali e semplici. LEGGE DI AVOGADRO (1811) Volumi uguali di gas differenti, nelle stesse condizioni di pressione e di temperatura, contengono lo stesso numero di molecole. (Per molecola si intende il più piccolo aggregato di atomi uguali o diversi, capace di sussistere praticamente indipendente e che gode di tutte le proprietàchimiche e fisiche della sostanza in grande sia esso elemento o composto)